Basic Material Types in Maya / Maya 的材質球類型

Maya的材質球類型

材質球代表 3D 軟體用來模擬現實環境中各種表面特性的呈現方式，當模型完成後，我們根據需要模擬的材質特性，選擇最適當的材質球賦予模型。


在 Maya中，依照表面對光線的反應與用途設計出如：Lambert、Phone、Layered Shader等多種基本材質球。以下根據不同的類型做說明，幫助大家在材質的設定上能更迅速地掌握各種材質球的特性。

※ Tip新增材質球的方法
執行：Window / Rendering Editors / Hypershade指令。開啟Hypershade視窗，展開 Maya選項中選擇Surface類型的材質球。

以下列出 Maya常用的材質球類型，並依序說明：
1 Lambert
2 Phone
3 Blinn
4 Phone E
5 Anisotropic
6 Layered Shader
7 Shading Map
8 Surface Shader
9 Use Background

1、Lambert

Lambert 材質球是Maya中的預設類型，所以在Lambert中所包含的材質屬性，如：顏色（Color）、透明度（Transparency）、環境色（Ambient Color）等，就是所有其它類型材質的共有屬性。

Lambert材質球的特色：
會將所有不同角度的照射光線分散為平均的漫射光線，因此在Lambert表面不會產生任何的鏡面或高光反射。這也是Maya所有材質球中唯一不具有反射性質的材質球。

Lambert材質球由於不會反射出周圍的環境訊息，所以適合用來模擬有粗糙質地的不光滑表面，如：磚塊或混凝土表面。或是用來表現自然界中不具有高光反射的材質，如：砂岩、木頭或布料等。

2、Phone

Phone特性以反射高光為主，並融合了漫射特性。由於Phone材質是以光線入射角等於反射角的物理原則來設計，所以會產生往同一個方向的反射高光，可以在表面上產生強烈光點。

當光線照射反彈後產生的反射向量（方向）（Reflection Vector）與攝影機觀看的向量（View Vector）夾角越大，則反射的高光越微弱。反之夾角越小，則材質表面的反射高光就越強烈。

Phone材質球可以調整其中的：Cosine Power 屬性來控制反射高光的強弱與範圍。由於Phone材質有明顯的高光區域，因此適用於模擬具有濕滑的、表面有強烈光澤性的模型，如：玻璃、陶瓷等。

3、Blinn

Blinn材質球在算圖運算上比Phone有更高質量的鏡面高光效果。與 Phone材質類似，都以產生高光反射為主。但Blinn材質是由：攝影機觀看的向量（View Vector）與燈光照射向量加上攝影機觀看向量兩者的平均所產生的曲率值來定義高光的強度。因此在高光的表現上比Phone材質多了高光邊緣的柔化（高光邊緣的柔化）。

在應用上，因為Blinn材質具有較好的：軟高光效果，是使用率最多的高光性材質球。Maya是以：Eccentricity（離心率）參數來控制高光的範圍，以 Specular Roll off（鏡射曲率）參數來控制高光的亮度。適用於塑膠類或葉片等有機表面的反射材質模擬。

4、Phone E

Phone E材質的高光表現可以說是Phone與 Blinn 兩者的混和。所以具有明顯的高光區域，同時也具備高光邊緣的柔化效果。
PhoneE根據 Roughness（粗糙度）屬性控制高光的範圍與柔和性，Hightlight Size（高光尺寸）屬性控制高光的強度。Whiteness（白光）屬性則可改變高光區域的顏色，產生更細緻的材質表現。

5、Anisotropic

Anisotropic材質最大的特徵是：具有方向性的反射高光。可以產生具有平行重覆、直線性高光反射的表面光澤效果。可模擬出模型的紋路反光及折射方向，如頭髮、光碟片等。

因此Anisotropic被稱為：異向性的反射光，與具有同方向性反射效果的 Phone或Blinn材質比較之下，最大的不同在於：具有異向性材質的模型若本身有位移或旋轉，則反射高光的區域以及型態也會跟著改變。而同方向性反射效果的Phone或Blinn材質則不會發生改變。

操作上可以調整：Angle（角度）參數來控制反射高光的旋轉角度；Spread X與Y則控制高光延展的方向性；Fresnel Index控制高光的強度。

6、Layered Shader

Layered Shader材質可以理解成我們平常使用的 2D軟體(如 Photoshop )中的圖層觀念。
在Layered Shader材質操作視窗中，越向左邊越上層、越向右邊越下層。所以每層都可以具有本身的材質，最後再將不同的層的材質（節點）疊合在一起。

在 Layered Shader 的操作上，白色的區域屬於完全透明，黑色區域是完全不透明。
所以利用控制上層的透明度來調整或者建立貼圖，顯示出下層的部分材質，產生材質的混合效果。常用來模擬材質表面的髒污或生鏽等效果。

7、Shading Map

Shading Map材質的特徵是無法單獨使用，在設定上必須結合其它的材質球。

Shading Map的屬性上只有兩個：一個是Color屬性：通常用來連結到其它類型的材質球。另一個為Shading Map Color屬性：通常用來連接材質貼圖使用。當這兩者都賦予節點後，Shading Map會根據Color屬性連結的材質球所接收到光源的明暗度來分佈顏色，通常用來模擬非寫實類的表面效果。如：卡通材質等應用。

8、Surface Shader

Surface Shader材質球不會對燈光照明產生任何反應，因此在模型表面不會產生任何陰影跟反射高光。

所以當我們一開始建立Surface Shade並賦予模型時，會呈現出完全黑色且平的表面。所以在Surface Shade屬性上:

Out Color屬性：用來指定材質的顏色。
Out Glow Color屬性：會在材質表面產生光暈，所以可以用來模擬物件本身會自我發光的特性。
Out Transparency屬性：
是用來控制材質的透明度，使用時必需先將 Out Color與 Out Glow Color值調低才會產生比較明顯的透明的效果。
Out Matte Opacity屬性：
則是用來控制算圖後的Alpha Channel的不透明度，當Alpha Channel為黑色時可做為後製合成時使用。

9、Use Background

Use Background 材質的功能不是用來賦予模型表面的視覺特徵，而是設計用來與背景分離來做合成的用途。

在Background Shader中主要用於：接收被投射物件的陰影與反射，如：地板、桌面等。再將模型投射所產生的陰影與反射資訊所產生的Alpha Channel來做為與背景照片的合成用途(比如只記錄物件與物件的投射陰影，其他全變成遮罩，就可用來替換不同背景)。

陰影與反射的強弱可經由屬性中的：Reflectivity、Shadow Mask等屬性來控制。

《延伸閱讀》：Maya材質的觀念